DE19605404C1 - Fuel cell system operating method - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brenn stoffzellensystems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1The invention relates to a method for operating a burner Tissue cell system according to the preamble of claim 1
Aus der US 4,904,548 ist ein gattungsgemäßes Brennstoff zellensystem bekannt, bei dem in einem Reformer aus flüssigem Methanol und Wasser mit Hilfe der Dampfreformierung ein wasser stoffreiches Gas erzeugt und der Anode des Brennstoffzellen systems zugeführt wird. Die für die endotherme Dampfreformierung benötigte Wärmeenergie wird in einem Brennraum durch Oxidation des Anodenabgases und/oder von Kraftstoff erzeugt und auf den Reformer übertragen.A fuel of the generic type is known from US Pat. No. 4,904,548 known cell system in which in a reformer from liquid Methanol and water using steam reforming a water substance-rich gas and the anode of the fuel cell systems is fed. The one for endothermic steam reforming The thermal energy required is generated in a combustion chamber by oxidation of the anode exhaust gas and / or fuel and generated on the Transfer reformers.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mit verbessertem Gesamt wirkungsgrad zu schaffen.It is the object of the invention to operate a method a fuel cell system with improved overall to create efficiency.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing Features of claim 1 solved.
Die Oxidation des Kraftstoffes direkt im Reformer weist den Vorteil auf, daß der dabei entstehende Wasserdampf für die Dampfreformierung des Kraftstoffes eingesetzt werden kann. Dadurch reduziert sich die benötigte Wassermenge. Außerdem entfällt die Wärmeenergie, die ansonsten für die Verdampfung des Wassers notwendig wäre. Schließlich wird durch die Erzeugung der Wärmeenergie direkt im Reformer die Dynamik des Gaserzeugungs systems verbessert. The oxidation of the fuel directly in the reformer indicates that Advantage on that the resulting steam for the Steam reforming of the fuel can be used. This reduces the amount of water required. Furthermore the thermal energy is eliminated, which is otherwise used for the evaporation of the Water would be necessary. Finally, by generating the Thermal energy directly in the reformer the dynamics of gas generation systems improved.
Durch die Steuerung oder Regelung der zusätzlich zugeführten Kraftstoffmenge und der Sauerstoffmenge anhand der Reformer temperatur kann der Gesamtwirkungsgrad des Brennstoffzellen systems weiter erhöht werden, da immer nur gerade soviel Kraftstoff oxidiert wird, wie für die Aufrechterhaltung der Dampfreformierung notwendig ist.By controlling or regulating the additional feed The amount of fuel and the amount of oxygen based on the reformer temperature can be the overall efficiency of the fuel cell systems can be increased further, because there is always just that much Fuel is oxidized as for maintaining the fuel Steam reforming is necessary.
Bei einem Lastwechsel zu höheren Leistungen steigt der Bedarf der Brennstoffzelle an Wasserstoff sprunghaft an. Die Produktion des Wasserstoffs durch den Reformer hinkt diesem erhöhten Bedarf aufgrund der begrenzten Dynamik jedoch zeitlich hinterher. Daher verringert sich für diesen Zeitraum der Wasserstoffgehalt im Anodenabgas, was zu einer Reduktion der zur Verfügung stehenden Wärmeenergie führt. Aufgrund des erhöhten Wasserstoffbedarfs liegt jedoch gerade zu diesem Zeitpunkt ein erhöhter Wärmebedarf vor. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, wenn bei einem solchen Lastanstieg für eine vorgegebene Zeitdauer eine zusätz liche Kraftstoffmenge und Sauerstoff zum Reformer zugeführt wird, so daß die verringerte Wärmezufuhr durch den Brenner kompensiert wird.When the load changes to higher outputs, the demand increases the fuel cell leaps and bounds in hydrogen. The production of the hydrogen by the reformer is lagging behind this increased demand however, due to the limited dynamics. Therefore during this period the hydrogen content in the Anode exhaust gas, resulting in a reduction in the available Leads to thermal energy. Because of the increased hydrogen demand however, there is an increased heat requirement at this point in time in front. For this reason, it is advantageous if one such an increase in load for a predetermined period of time amount of fuel and oxygen supplied to the reformer so that the reduced heat input through the burner is compensated.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprü chen und der Beschreibung hervor. Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung, die den prinzipiellen Aufbau eines Brennstoffzellensystems zeigt, näher beschrieben.Further advantages and configurations result from the subclaims Chen and the description. The invention is as follows based on a drawing that shows the basic structure of a Fuel cell system shows, described in more detail.
Das Brennstoffzellensystem besteht aus einer Brennstoffzelle 1 und einem Reformer 2. Die Brennstoffzelle 1 weist einen Anoden raum 3 und einen Kathodenraum 4 auf, die von einer protonen leitenden Membran 5 getrennt sind. Dem Kathodenraum 4 wird über eine Leitung 6 ein sauerstoffhaltiges Gas, beispielsweise Luft, zugeführt. Der Anodenraum 3 wird vom Reformer 2 über eine Leitung 7 mit einem wasserstoffhaltigen Gas versorgt.The fuel cell system consists of a fuel cell 1 and a reformer 2 . The fuel cell 1 has an anode space 3 and a cathode space 4 , which are separated by a proton-conducting membrane 5 . An oxygen-containing gas, for example air, is fed to the cathode chamber 4 via a line 6 . The anode compartment 3 is supplied with a hydrogen-containing gas by the reformer 2 via a line 7 .
Die Brennstoffzelle 1 kann als Einzelzelle oder als sogenanntes Brennstoffzellenstack ausgebildet sein. In der Brennstoffzelle wird aus der in den Reaktionspartnern gebundenen chemischen Energie elektrische Energie freigesetzt. Hierzu wird der Wasser stoff an der Anode 3 oxidiert, der Sauerstoff an der Kathode 4 reduziert. Bei dieser elektrochemischen Reaktion entsteht zwischen den Elektroden eine Spannung. Durch eine Parallel beziehungsweise Hintereinanderschaltung vieler solcher Zellen können Spannungen und Stromstärken erreicht werden, die zum Antrieb eines Fahrzeugs ausreichen.The fuel cell 1 can be designed as a single cell or as a so-called fuel cell stack. In the fuel cell, electrical energy is released from the chemical energy bound in the reaction partners. For this purpose, the hydrogen is oxidized at the anode 3 , the oxygen at the cathode 4 is reduced. This electrochemical reaction creates a voltage between the electrodes. By connecting many such cells in parallel or in series, voltages and current intensities can be achieved which are sufficient to drive a vehicle.
Der Reformer 2 besteht aus einem Reaktionsraum 8, der durch eine wärmeleitende Trennwand 9 von einem Brennraum 10 abgetrennt ist. Dem Reaktionsraum 8 kann über Leitungen 11-13 Sauerstoff, Wasser und Kraftstoff zugeführt werden. Gemäß Ausführungsbeispiel wird der Sauerstoff in Form von Luft und der Kraftstoff in Form von Methanol CH₃OH zugeführt. Es kann jedoch auch reiner Sauerstoff beziehungsweise ein anderer geeigneter Kraftstoff verwendet werden. Die Medien Luft, Wasser und Kraftstoff werden dem Brennraum 10 bei Umgebungstemperatur zugeführt, so daß sich das Wasser und der Kraftstoff in flüssigem Zustand befinden. Eine vorherige Verdampfung des Wassers oder des Kraftstoffes erfolgt nicht.The reformer 2 consists of a reaction chamber 8 , which is separated from a combustion chamber 10 by a heat-conducting partition 9 . Oxygen, water and fuel can be supplied to the reaction chamber 8 via lines 11-13 . According to the embodiment, the oxygen is supplied in the form of air and the fuel in the form of methanol CH₃OH. However, pure oxygen or another suitable fuel can also be used. The media air, water and fuel are supplied to the combustion chamber 10 at ambient temperature, so that the water and the fuel are in the liquid state. There is no previous evaporation of the water or fuel.
Der Brennraum 10 wird über Leitungen 14-16 mit Luft beziehungs weise mit den Brennstoffzellenabgasen aus dem Kathodenraum 4 beziehungsweise Anodenraum 3 gespeist. Das Kathodenabgas kann bei Bedarf auch in den Reaktionsraum 8 oder direkt ins Freie geleitet werden. Die Verbrennungsabgase werden über eine weitere Leitung 17 aus dem Brennraum 10 abgeführt. Zur Steuerung des Systems sind in den Leitungen 6, 11-14 Dosierventile 18-22 angeordnet, die durch ein Steuergerät 23 angesteuert werden. Als Eingangsgrößen werden dem Steuergerät 23 unter anderem der von der Brennstoffzelle 1 bereitgestellte Strom IBZ und die Temperatur TRef des Reformers 2 zugeführt.The combustion chamber 10 is fed via lines 14-16 with air or with the fuel cell exhaust gases from the cathode chamber 4 or anode chamber 3 . If necessary, the cathode exhaust gas can also be passed into the reaction space 8 or directly into the open. The combustion exhaust gases are discharged from the combustion chamber 10 via a further line 17 . To control the system, metering valves 18-22 are arranged in lines 6 , 11-14 and are controlled by a control unit 23 . The control unit 23 is supplied with the current I BZ provided by the fuel cell 1 and the temperature T Ref of the reformer 2 as input variables.
Im Reaktionsraum 8 des Reformers 2 wird aus dem Kraftstoff unter Zugabe von Wasser anhand der Dampfreformierung an einem geeigneten Katalysator ein wasserstoffreiches Gas erzeugt:In the reaction chamber 8 of the reformer 2 , a hydrogen-rich gas is generated from the fuel with the addition of water using steam reforming on a suitable catalyst:
CH₃OH + H₂O = 3 H₂ + CO₂ (1)CH₃OH + H₂O = 3 H₂ + CO₂ (1)
Die Menge an zugeführtem Kraftstoff und Wasser richtet sich nach der Wasserstoffmenge, die in der Brennstoffzelle 1 verbraucht wird. Da der Wasserstoffverbrauch proportional zum erzeugten Strom IBZ in der Brennstoffzelle ist, können im Steuergerät 3 anhand des Brennstoffzellenstroms IBZ die Bedarfsmengen an Kraftstoff und Wasser ermittelt und über die Dosierventile 21, 20 entsprechend eingestellt werden. Gleichzeitig wird im Steuergerät 23 auch die im Kathodenraum 4 benötigte Luftmenge ermittelt und über das Dosierventil 18 eingestellt. Hierbei ist zu beachten, daß Brennstoffzellen üblicherweise mit einem Überschuß der Reaktionspartner betrieben werden. Der Wasserstoff wird beispielsweise mit 120-150% der eigentlichen Umsatzmenge in den Anodenraum 3 zugeführt. Daher ist auch im Anodenabgas noch ein großer Wasserstoffanteil enthalten. Das Kathodenabgas enthält den überschüssigen Sauerstoff, sowie das bei der Brennstoffzellenreaktion erzeugte Wasser.The amount of fuel and water supplied depends on the amount of hydrogen that is consumed in the fuel cell 1 . Since the hydrogen consumption is proportional to the current I generated in the fuel cell FC, the required quantities can be determined of fuel and water and be adjusted accordingly via the metering valves 21, 20 in the control unit 3 on the basis of the fuel cell current I BZ. At the same time, the amount of air required in the cathode chamber 4 is also determined in the control unit 23 and adjusted via the metering valve 18 . It should be noted here that fuel cells are usually operated with an excess of the reactants. The hydrogen, for example, is fed into the anode compartment 3 with 120-150% of the actual sales volume. Therefore, a large proportion of hydrogen is also contained in the anode exhaust gas. The cathode exhaust gas contains the excess oxygen, as well as the water generated in the fuel cell reaction.
Das Anodenabgas wird über die Leitung 16 zum Brennraum 10 des Reformers 2 geführt, wo es unter Abgabe von Wärmeenergie reagiert:The anode exhaust gas is led via line 16 to the combustion chamber 10 of the reformer 2 , where it reacts with the release of thermal energy:
2 H₂ + O₂ → 2 H₂O (2)2 H₂ + O₂ → 2 H₂O (2)
Die Wärmeenergie wird über die wärmeleitende Trennwand 9 in den Reaktionsraum 8 eingeleitet, um dort den Wärmebedarf aufgrund der endothermen Dampfreformierung zu decken. Neben dieser direkten Einleitung der Wärmeenergie vom Brennraum 10 in den Reaktionsraum 8 ist es auch möglich, ein Wärmeträgermedium zwischenzuschalten.The thermal energy is introduced via the heat-conducting partition 9 into the reaction space 8 in order to cover the heat requirement there due to the endothermic steam reforming. In addition to this direct introduction of the thermal energy from the combustion chamber 10 into the reaction chamber 8 , it is also possible to interpose a heat transfer medium.
In einem ersten Betriebszustand Z₁, in dem die aus der Ver brennung der Brennstoffzellenabgase erzeugte Wärmeenergie zur Aufrechterhaltung der Dampfreformierung im Reaktionsraum 8 des Reformers 2 ausreicht, wird die Zufuhr von Luft zum Reaktions raum 8 durch schließen des Dosierventils 11 unterbunden und die Bedarfsmengen an Kraftstoff und Wasser werden ausschließlich auf der Basis des momentanen Brennstoffzellenstromes IBZ ermittelt. In a first operating state Z 1, in which the thermal energy generated from the combustion of the fuel cell exhaust gases is sufficient to maintain the steam reforming in the reaction chamber 8 of the reformer 2 , the supply of air to the reaction chamber 8 is prevented by closing the metering valve 11 and the required quantities of fuel and Water is determined exclusively on the basis of the current fuel cell current I BZ .
Die Zufuhr von zusätzlicher Luft zum Brennraum 10 ist über das Dosierventil 22 jederzeit möglich. Dieser Betriebszustand Z₁, das heißt bei gegebenem Wasserstoffüberschuß, weist den besten Gesamtwirkungsgrad des beschriebenen Brennstoffzellensystems auf, da kein zusätzlicher Kraftstoff zur Wärmeerzeugung benötigt wird.The supply of additional air to the combustion chamber 10 is possible at any time via the metering valve 22 . This operating state Z₁, that is, for a given excess hydrogen, has the best overall efficiency of the fuel cell system described, since no additional fuel is required to generate heat.
In der Praxis ist die zusätzliche Verbrennung von Kraftstoff jedoch oft erforderlich, wenn die aus dem Brennraum 10 in den Reaktionsraum 8 eingetragene Wärmeenergie für die Aufrecht erhaltung der endothermen Dampfreformierung nicht ausreicht. Dies kann unter anderem der Fall sein, wenn die auftretenden Wärmeverluste zu groß sind oder wenn der Wasserstoffüberschuß der Brennstoffzelle 1 zu gering ist. Weiterhin kann es bei einem Lastwechsel zu höheren Leistungen hin aufgrund des zeitlichen Versatzes zwischen dem Wärmebedarf der Dampfreformierungs reaktion und der Überschußmenge an Wasserstoff, die im Brennraum 10 zur Verfügung steht, zu einer ungenügenden Versorgung mit Wärmeenergie kommen.In practice, however, the additional combustion of fuel is often necessary if the thermal energy introduced into the reaction chamber 8 from the combustion chamber 10 is not sufficient to maintain the endothermic steam reforming. This can be the case, inter alia, if the heat losses which occur are too great or if the hydrogen excess of the fuel cell 1 is too small. Furthermore, there may be an insufficient supply of thermal energy due to the time offset between the heat demand of the steam reforming reaction and the excess amount of hydrogen that is available in the combustion chamber 10 during a load change to higher powers.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist daher ein zweiter Betriebs zustand Z₂ vorgesehen, in dem eine zusätzliche Kraftstoffmenge K+ und eine entsprechende Luftmenge L+ in den Reaktionsraum 8 geleitet wird, so daß es dort idealerweise unter Wärmeabgabe zu einer vollständigen Verbrennung der zusätzlichen Kraftstoffmenge K+ kommt:In the method according to the invention, therefore, a second operating state Z₂ is provided, in which an additional amount of fuel K + and a corresponding amount of air L + are passed into the reaction chamber 8 , so that there is ideally a complete combustion of the additional amount of fuel K + under heat emission:
CH₃OH + 1,5 O₂ → CO₂ + 2H₂O (3)CH₃OH + 1.5 O₂ → CO₂ + 2H₂O (3)
In diesem zweiten Betriebszustand Z₂ laufen somit beide Reaktionen (1) und (3) parallel zueinander ab. Dadurch ist es möglich, den bei der vollständigen Verbrennung entstehenden Wasserdampf bei der Dampfreformierung zu verwenden. Dadurch kann zum einen die von außen zugeführte Wassermenge durch eine ent sprechende Ansteuerung des Dosierventils 20 um diesen Betrag; verringert werden, was zu einem verringerten Wasserbedarf des Systems führt. Zum anderen wird aber auch weniger Energie benötigt, da das Wasser aus der Reaktion (2) bereits dampfförmig vorliegt, so daß auch der Gesamtwirkungsgrad des Systems erhöht wird.In this second operating state Z₂, both reactions ( 1 ) and ( 3 ) run parallel to each other. This makes it possible to use the water vapor generated during complete combustion for steam reforming. This can on the one hand the amount of water supplied from the outside by a corresponding control of the metering valve 20 by this amount; can be reduced, which leads to a reduced water requirement of the system. On the other hand, less energy is required because the water from reaction ( 2 ) is already in vapor form, so that the overall efficiency of the system is also increased.
Die im zweiten Betriebszustand Z₂ in den Reaktionsraum 8 zuge führte Luftmenge L+ wird so gewählt, daß sie gerade zur Oxidation der zusätzlich zugeführten Kraftstoffmenge K+ ausreicht. Die insgesamt zum Reaktionsraum 8 zugeführte Kraftstoffmenge setzt sich demnach im zweiten Betriebszustand Z₂ zusammen aus dem zur Wasserstofferzeugung nach Gleichung (1) benötigten Anteil und dem für die Oxidation nach Gleichung (3) benötigten Kraftstoff menge K+. Im ersten Betriebszustand Z₁ wird dagegen keine Luft und nur der nach Gleichung (1) benötigte Kraftstoffanteil in den Reaktionsraum 8 geführt. Die zusätzliche Kraftstoffmenge K+ und die Luftmenge L+ richtet sich nach dem Wärmebedarf im Reaktions raum 8. Sie kann daher im Steuergerät 23 als Funktion der Reformertemperatur TRef ermittelt und mit Hilfe der Dosierventile 21, 19 entsprechend eingestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, fest vorgegebene Mengen an zusätzlichem Kraftstoff K+ und Luft L+ zuzuführen, wobei die Temperaturregelung dann aus schließlich durch den Wechsel zwischen den beiden Betriebs zuständen Z₁, Z₂ erfolgt.The air quantity L + fed into the reaction chamber 8 in the second operating state Z is selected such that it is just sufficient for the oxidation of the additionally supplied fuel quantity K + . The total amount of fuel supplied to the reaction chamber 8 is accordingly composed in the second operating state Z₂ from the portion required for hydrogen generation according to equation (1) and the amount of fuel required for the oxidation according to equation (3) K + . In the first operating state Z 1, however, no air and only the fuel portion required according to equation (1) is led into the reaction chamber 8 . The additional fuel quantity K + and the air quantity L + depend on the heat requirement in the reaction space 8 . It can therefore be determined in the control unit 23 as a function of the reformer temperature T Ref and set accordingly with the aid of the metering valves 21 , 19 . However, it is also possible to supply fixed amounts of additional fuel K + and air L + , the temperature control then taking place finally through the change between the two operating states Z₁, Z₂.
Neben der Temperatur TRef kann aber auch die Wasserstoff- Stoffmenge im Anodenabgas und/oder die momentan geforderte Last als Führungsgröße für die Ermittlung der zusätzlichen Kraftstoffmenge K+ und der Luftmenge L+ verwendet werden. Die Wasserstoff-Stoffmenge im Anodenabgas kann mit einem geeigneten Sensor in der Leitung 16 ermittelt werden. Die geforderte Last wird beispielsweise über die Fahrpedalstellung erfaßt. Anstelle der momentanen Last kann jedoch auch der Lastverlauf in einer Zeitspanne Δt von einem vorherigen Zeitpunkt t-Δt bis zum momentanen Zeitpunkt t verwendet werden.In addition to the temperature T Ref , however, the amount of hydrogen in the anode exhaust gas and / or the currently required load can also be used as a guide variable for determining the additional amount of fuel K + and the amount of air L + . The amount of hydrogen in the anode exhaust gas can be determined with a suitable sensor in line 16 . The required load is detected, for example, via the accelerator pedal position. Instead of the current load, however, the load profile can also be used in a time period Δt from a previous time t-Δt to the current time t.
Durch eine gezielte Umschaltung zwischen diesen beiden Betriebs zuständen Z₁, Z₂ kann somit verhindert werden, daß unnötig viel Kraftstoff verbraucht wird. Außerdem weist dieses Brennstoff zellensystem eine verbesserte Dynamik auf, da die zusätzlich benötigte Wärmeenergie direkt im Reaktionsraum 8 des Reformers 2 erzeugt wird und dadurch sofort für die Dampfreformierung zur Verfügung steht.By a targeted switch between these two operating states Z₁, Z₂ can thus be prevented that an unnecessarily large amount of fuel is consumed. In addition, this fuel cell system has improved dynamics, since the additionally required thermal energy is generated directly in the reaction chamber 8 of the reformer 2 and is therefore immediately available for steam reforming.
Die Umschaltung zwischen den beiden Betriebszuständen Z₁, Z₂ erfolgt beispielsweise mit Hilfe einer Temperaturüberwachung im Reaktionsraum 8 des Reformers 2. Sinkt die Temperatur TRef im Reaktionsraum 8, so wird der zweite Betriebszustand Z₂ aktiviert. Ist das Temperaturniveau ausreichend, so wird auf den ersten Betriebszustand Z₁ umgeschaltet. Hierbei können entsprechende Schwellenwerte Ts1 ≦ Ts2 für die Umschaltvorgänge vorgesehen werden, wobei sich die beiden Schwellenwerte für die Aktivierung Ts1 beziehungsweise Deaktivierung Ts2 des zweiten Betriebszustandes Z₂ unterscheiden können.Switching between the two operating states Z₁, Z₂ takes place, for example, with the aid of temperature monitoring in the reaction chamber 8 of the reformer 2 . If the temperature T Ref in the reaction chamber 8 drops, the second operating state Z₂ is activated. If the temperature level is sufficient, the first operating state Z 1 is switched over. Corresponding threshold values T s1 ≦ T s2 can be provided for the switching processes, the two threshold values for the activation T s1 or deactivation T s2 of the second operating state Z₂ being able to differ.
Wie bereits weiter oben beschrieben ist bei einem Lastwechsel zu höheren Leistungen hin aufgrund des verringerten Wasserstoff überschusses im Anodenabgas damit zu rechnen, daß die Reformer temperatur TRef absinkt. Um einer Temperaturabnahme im Reaktions raum 8 vorzubeugen kann daher beim Erkennen eines solchen Last wechsels zu höheren Leistungen hin im Steuergerät 23 für eine vorgegebene Zeitdauer t₂ auf den zweiten Betriebszustand Z₂ umgeschaltet werden. Selbstverständlich können die beschrieben Umschaltkriterien auch beliebig kombiniert werden.As already described above, in the event of a load change towards higher powers, the reduced hydrogen excess in the anode exhaust gas means that the reformer temperature T Ref drops. In order to prevent a decrease in temperature in the reaction chamber 8 can therefore be switched to the second operating state Z₂ for a predetermined period of time t₂ upon detection of such a load change to higher powers in the control unit 23 . Of course, the switching criteria described can also be combined as desired.
Claims (9)
- - einer Brennstoffzelle mit jeweils einem Anoden- und einem Kathodenraum, wobei dem Anodenraum ein wasserstoffreiches Gas und dem Kathodenraum ein sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird,
- - einem Reformer zur Erzeugung des wasserstoffreichen Gases aus einem Kraftstoff mit Hilfe der endothermen Dampfreformierung, wobei Kraftstoff und Wasser bei Umgebungstemperatur und in Abhängigkeit von der benötigten Menge an wasserstoffreichen Gas zu einem Reaktionsraum des Reformers zugeführt wird,
- - einem Brennraum, in dem die Brennstoffzellenabgase unter Zufuhr von Sauerstoff oxidiert werden, wobei die dabei erzeugte Wärme energie dem Reaktionsraum des Reformers zugeführt wird,
- a fuel cell, each with an anode and a cathode compartment, a hydrogen-rich gas being supplied to the anode compartment and an oxygen-containing gas being supplied to the cathode compartment,
- a reformer for generating the hydrogen-rich gas from a fuel with the aid of endothermic steam reforming, fuel and water being fed to a reaction chamber of the reformer at ambient temperature and depending on the required amount of hydrogen-rich gas,
- a combustion chamber in which the fuel cell exhaust gases are oxidized with the addition of oxygen, the heat generated thereby being fed to the reaction chamber of the reformer,
daß in einem ersten Betriebszustand (Z₁) die Wärmeenergie für die Dampfreformierung ausschließlich durch eine Oxidation des Brennstoffzellenabgases im Brennraum (10) bereitgestellt wird
und daß in einem zweiten Betriebszustand (Z₂), in dem die Reaktionswärme aus dem Brennraum (10) nicht ausreicht, eine zusätzliche Kraftstoffmenge (K+) und Sauerstoffmenge (L+) zum Reaktionsraum (10) des Reformers (2) zugeführt wird, wobei die Umschaltung zwischen den Betriebszuständen (Z₁, Z₂) in Abhängigkeit von Reformertemperatur, Lastverlauf und/oder Wasserstoffgehalt im Anodenabgas vorgenommen wird. wherein fuel is fed into the combustion chamber of the reformer, which is oxidized to generate additional thermal energy, characterized in that
that in a first operating state (Z₁), the thermal energy for steam reforming is provided exclusively by oxidation of the fuel cell exhaust gas in the combustion chamber ( 10 )
and that in a second operating state (Z₂), in which the heat of reaction from the combustion chamber ( 10 ) is insufficient, an additional amount of fuel (K + ) and amount of oxygen (L + ) to the reaction chamber ( 10 ) of the reformer ( 2 ) is supplied, wherein the switching between the operating states (Z₁, Z₂) depending on the reformer temperature, load curve and / or hydrogen content in the anode exhaust gas is made.
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